高精度无心车床整机动态特性研究
发布时间：2021-08-19 10:56
随着制造业的飞速发展,轴承、航空航天、电子、机械等行业对圆钢、线材等银亮材的需求量巨大。但是一般圆钢在轧制、拉丝、挤压等工序过程中会存在表面裂纹、折叠等缺陷,而且棒材放置后常会出现氧化皮,这些都极大地影响了棒材的表面质量,很难达到行业需求,因此需要对棒材的表面进行处理。无心车床是对管、棒、盘圆等长圆金属去除表面氧化层、裂纹,生产表面无缺陷的、具有较高尺寸精度和表面粗糙度且同心的光亮圆材的理想设备。无心车床在切削加工中,主轴系统的振动和中后导系统夹持装置的角位移,都会对其加工精度造成影响。因此,本研究对无心车床这种能对棒材进行表面处理的绿色环保设备进行了动力学建模及动力学分析,具体的工作内容如下:（1）在对机床动力学进行充分调研的基础上,运用Solidworks软件绘制了无心车床整机的三维模型,为主轴系统和中后导系统的分析研究奠定了基础。（2）对无心车床的关键部件——主轴系统进行了动力学建模,并得到其系统的微分方程以及状态方程。以无心车床主轴的转速、棒料的进给速度、轴承的游隙为控制参数,在Simulink软件中进行了多参数仿真,得到了主轴系统工艺参数变化时系统的振动数据,对数据进行分析,...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统酸洗工艺及磨削加工的污染
6（4）无心车床全自动控制系统开发。目前国内对于无心车床的研究、整体加工精度和加工速度还不能进入高精度范畴，为数不多的研究集中在虚拟样机、控制系统研发中。无心车床作为一种银亮材表面质量处理设备，目前能完成基本的表面剥削功能，但在高精度和高效率方面，无论是国内还是国外，都还处在初步的研究阶段。1.3本文的结构及主要研究内容1.3.1本文结构本文研究高精度无心车床整机的动态特性，主要研究无心车床的关键部件主轴系统和中后导系统，并对其进行动力学建模，通过Simulink对模型进行动力学分析，从而进一步研究无心车床整机的动态特性，对比动力学分析结果和车床实验结果，从而验证无心车床模型建立的准确与否。通过对关键参数的调整，减小切削颤振对加工质量的影响，提高无心车床的加工精度。图1.3论文整体结构框图1.3.2主要研究内容论文以分析无心车床的结构组成、传动过程以及受力情况为入手点，分别对各关键部分进行动力学建模，继而对整机建立动力学模型[39]，从而对整机动态特性进行深入的研究，具体研究内容如下：（1）各主要组成部分动力学/数学模型建立本文拟对无心车床进行分解，对主要组成部分进行动力学分析，建立各部分
92无心车床主轴系统动力学分析无心车床的主轴系统作为机床的主体部分，其动态性能的好坏对整个机床的加工质量有着重要的影响作用。因此，本节针对无心车床的主轴系统进行动力学分析，并给出相关的动态设计参数，使得无心车床主轴系统具有较好的动态性能，从而对后续的深入研究以及生产加工方面有一定的借鉴意义。2.1无心车床的主机结构组成及工作原理无心车床主要由空心主轴、前夹送装置、前导向机构、中后导机构、牵引小车组成，刀盘和刀具属于前导向机构。如图2.1所示为无心车床结构简图：无心车床车削棒料时，主轴前部的前夹送装置将棒料通过前导向送入空心主轴，空心主轴带动前端的刀盘（刀盘轴向均布四把刀具）高速旋转，从而实现棒料的被剥皮。棒料被剥皮加工时，由于不断进给，加工完成的部分由后导向夹持往后运送，当工件脱离前夹送装置后，后部的牵引小车夹住工件，确保工件做持续的轴向进给运动。图2.1无心车床结构简图2.2无心车床主轴系统动力学建模一般情况下，无心车床在加工过程中，作用在主轴-刀具结合面上的力可以分解成三个正交分量，即轴向分量（进给阻力）、径向分量（吃刀抗力）与切向分量（主切削力）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固定结合面不同位置刚度参数对机床动态特性的影响[J]. 张大卫,张军傲,石一光,高卫国. 机械设计. 2019(01)
[2]数控机床主轴动态特性仿真分析[J]. 张丽丽,覃祖和,黄华椿,刘和彬. 轻工科技. 2018(11)
[3]数控机床主轴系统多体拓扑优化研究[J]. 邓小雷,盛泽枫,张江林,林欢,王建臣,谢长雄. 制造技术与机床. 2018(10)
[4]数控机床高速主轴振动量实用检测法[J]. 刘红安. 金属加工(冷加工). 2018(09)
[5]基于ABAQUS的滚滑轴承静力学分析[J]. 卢黎明,余云云,曾国文,卢晋夫. 现代制造工程. 2018(08)
[6]基于机电控制系统自动控制技术与一体化设计分析[J]. 刘敏. 电子世界. 2018(15)
[7]基于ANSYS的电主轴模态分析[J]. 黄维,陈武科,苏晓伟,郑虎,邢川. 内燃机与配件. 2018(13)
[8]基于多参数耦合的滚动轴承油膜刚度分析[J]. 雷春丽,李復宏,郭俊锋,杨晓燕. 振动与冲击. 2018(10)
[9]高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析[J]. 叶鹏. 内燃机与配件. 2018(09)
[10]拖拉机行星齿轮箱故障响应特性动力学仿真及验证[J]. 史丽晨,李坤,王海涛,刘洋. 农业工程学报. 2018(07)
博士论文
[1]热管砂轮高效磨削加工技术研究[D]. 赫青山.南京航空航天大学 2013
[2]非线性动力学分析与控制的若干理论问题及应用研究[D]. 陈帝伊.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]无心车床导向机构系统的特性分析[D]. 皇甫云峰.西安建筑科技大学 2017
[2]大型车床结构系统的设计与虚拟样机研究[D]. 王毅哲.西安工程大学 2016
[3]基于切削宽度的细长轴车削颤振研究[D]. 龙俊.西华大学 2015
[4]数控龙门铣床力学特性分析与多目标优化[D]. 伍伟.桂林电子科技大学 2015
[5]机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究[D]. 王景阳.宁夏大学 2014
[6]分布式仿真平台资源管理及任务调度子系统的研究与开发[D]. 刘谦.西南交通大学 2012
[7]机床结构动力学建模及动态特性分析技术的研究[D]. 林贤响.浙江工业大学 2012
[8]车床切削颤振机理及试验研究[D]. 张杰.东北大学 2011
[9]不压井修井作业机械化装置液压系统设计与仿真[D]. 魏静.东北石油大学 2011
[10]xk2120数控机床动力学建模与分析[D]. 白文吉.东北大学 2010
本文编号：3351276
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统酸洗工艺及磨削加工的污染
6（4）无心车床全自动控制系统开发。目前国内对于无心车床的研究、整体加工精度和加工速度还不能进入高精度范畴，为数不多的研究集中在虚拟样机、控制系统研发中。无心车床作为一种银亮材表面质量处理设备，目前能完成基本的表面剥削功能，但在高精度和高效率方面，无论是国内还是国外，都还处在初步的研究阶段。1.3本文的结构及主要研究内容1.3.1本文结构本文研究高精度无心车床整机的动态特性，主要研究无心车床的关键部件主轴系统和中后导系统，并对其进行动力学建模，通过Simulink对模型进行动力学分析，从而进一步研究无心车床整机的动态特性，对比动力学分析结果和车床实验结果，从而验证无心车床模型建立的准确与否。通过对关键参数的调整，减小切削颤振对加工质量的影响，提高无心车床的加工精度。图1.3论文整体结构框图1.3.2主要研究内容论文以分析无心车床的结构组成、传动过程以及受力情况为入手点，分别对各关键部分进行动力学建模，继而对整机建立动力学模型[39]，从而对整机动态特性进行深入的研究，具体研究内容如下：（1）各主要组成部分动力学/数学模型建立本文拟对无心车床进行分解，对主要组成部分进行动力学分析，建立各部分
92无心车床主轴系统动力学分析无心车床的主轴系统作为机床的主体部分，其动态性能的好坏对整个机床的加工质量有着重要的影响作用。因此，本节针对无心车床的主轴系统进行动力学分析，并给出相关的动态设计参数，使得无心车床主轴系统具有较好的动态性能，从而对后续的深入研究以及生产加工方面有一定的借鉴意义。2.1无心车床的主机结构组成及工作原理无心车床主要由空心主轴、前夹送装置、前导向机构、中后导机构、牵引小车组成，刀盘和刀具属于前导向机构。如图2.1所示为无心车床结构简图：无心车床车削棒料时，主轴前部的前夹送装置将棒料通过前导向送入空心主轴，空心主轴带动前端的刀盘（刀盘轴向均布四把刀具）高速旋转，从而实现棒料的被剥皮。棒料被剥皮加工时，由于不断进给，加工完成的部分由后导向夹持往后运送，当工件脱离前夹送装置后，后部的牵引小车夹住工件，确保工件做持续的轴向进给运动。图2.1无心车床结构简图2.2无心车床主轴系统动力学建模一般情况下，无心车床在加工过程中，作用在主轴-刀具结合面上的力可以分解成三个正交分量，即轴向分量（进给阻力）、径向分量（吃刀抗力）与切向分量（主切削力）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固定结合面不同位置刚度参数对机床动态特性的影响[J]. 张大卫,张军傲,石一光,高卫国. 机械设计. 2019(01)
[2]数控机床主轴动态特性仿真分析[J]. 张丽丽,覃祖和,黄华椿,刘和彬. 轻工科技. 2018(11)
[3]数控机床主轴系统多体拓扑优化研究[J]. 邓小雷,盛泽枫,张江林,林欢,王建臣,谢长雄. 制造技术与机床. 2018(10)
[4]数控机床高速主轴振动量实用检测法[J]. 刘红安. 金属加工(冷加工). 2018(09)
[5]基于ABAQUS的滚滑轴承静力学分析[J]. 卢黎明,余云云,曾国文,卢晋夫. 现代制造工程. 2018(08)
[6]基于机电控制系统自动控制技术与一体化设计分析[J]. 刘敏. 电子世界. 2018(15)
[7]基于ANSYS的电主轴模态分析[J]. 黄维,陈武科,苏晓伟,郑虎,邢川. 内燃机与配件. 2018(13)
[8]基于多参数耦合的滚动轴承油膜刚度分析[J]. 雷春丽,李復宏,郭俊锋,杨晓燕. 振动与冲击. 2018(10)
[9]高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析[J]. 叶鹏. 内燃机与配件. 2018(09)
[10]拖拉机行星齿轮箱故障响应特性动力学仿真及验证[J]. 史丽晨,李坤,王海涛,刘洋. 农业工程学报. 2018(07)
博士论文
[1]热管砂轮高效磨削加工技术研究[D]. 赫青山.南京航空航天大学 2013
[2]非线性动力学分析与控制的若干理论问题及应用研究[D]. 陈帝伊.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]无心车床导向机构系统的特性分析[D]. 皇甫云峰.西安建筑科技大学 2017
[2]大型车床结构系统的设计与虚拟样机研究[D]. 王毅哲.西安工程大学 2016
[3]基于切削宽度的细长轴车削颤振研究[D]. 龙俊.西华大学 2015
[4]数控龙门铣床力学特性分析与多目标优化[D]. 伍伟.桂林电子科技大学 2015
[5]机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究[D]. 王景阳.宁夏大学 2014
[6]分布式仿真平台资源管理及任务调度子系统的研究与开发[D]. 刘谦.西南交通大学 2012
[7]机床结构动力学建模及动态特性分析技术的研究[D]. 林贤响.浙江工业大学 2012
[8]车床切削颤振机理及试验研究[D]. 张杰.东北大学 2011
[9]不压井修井作业机械化装置液压系统设计与仿真[D]. 魏静.东北石油大学 2011
[10]xk2120数控机床动力学建模与分析[D]. 白文吉.东北大学 2010
本文编号：3351276
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